DE69518770T2

DE69518770T2 - Verteilerpistole von isolierprodukten mit konstantem, regulierbarem druck

Info

Publication number: DE69518770T2
Application number: DE69518770T
Authority: DE
Inventors: R. Motzko
Original assignee: Wagner Spray Technology Corp
Current assignee: Wagner Spray Technology Corp
Priority date: 1994-07-18
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 2001-06-13
Anticipated expiration: 2015-07-01
Also published as: CA2185925C; EP0835436B1; DE69518770D1; WO1996002819A1; ES2151073T3; US5556009A; EP0835436A1; JPH10504760A; EP0835436A4

Description

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Einrichtungen, die üblicherweise als Verteilerpistolen bezeichnet werden, zum Abgeben von Isoliermittel (caulk), Klebstoff, oder anderen viskosen Materialien. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Verteilerpistole von Isolierprodukten mit konstantem, regulierbarem Druck und einer Motor-Steuerschaltung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 8. Eine Verteilerpistole für Isolierprodukte dieser Art ist in der US-A-5,188,259 offenbart.
Batteriebetriebene Verteilerpistolen dieses Typs, die dazu verwendet werden, viskose Fluide, wie Isolierstoffe und Klebstoffe, abzugeben, sind ferner z. B. aus den folgenden U.S.-Patenten bekannt:

Erfinder Patentnummer

Hata et al. 4,583,934
Kishi et al. 4,615,469
Miyata 4,669,63 6
Diese Verteilerpistolen sind derart konfiguriert, daß sie mit im Handel erhältlichen Tuben mit Fluidmaterial arbeiten können und einen Motor aufweisen, der mit einem Kolben verbunden ist. Der Motor wird durch einen Schalter gesteuert, der über einem Auslöser betätigt wird. Das Ziehen des Auslösers schließt den Schalter und verbindet den Motor elektrisch mit den Batterien. Der Kolben wird dadurch in die Tube oder Röhre getrieben, um das Fluidmaterial zusammen zu drücken und auszugeben.
Der Auslöser muß periodisch gezogen und gelöst werden, um eine relativ konstante Abgaberate des Fluidmaterials aufrecht zu erhalten, wenn Verteilerpistolen der oben beschriebenen Art eingesetzt werden. In der Praxis kann es schwierig sein, die Abgaberate auf diese Weise zu steuern. Dieses Problem wird durch die Tatsache verstärkt, daß die verschiedenen Fluidmaterialien, welche von diesen Pistolen üblicherweise abgegeben werden, einen großen Bereich von Viskositäten aufweisen. Es gibt daher einen dauernden Bedarf an verbesserten elektrischen Verteilerpistolen.
Die Erfindung sieht eine einstellbare Konstantdruckpistole zum Abgeben viskoser Materialien, wie Isolierstoffe und Klebestoffe, mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor. Die Pistole umfaßt ein Gehäuse, das einen Griff, eine von einer Bedienungsperson zu betätigende Auslösevorrichtung und Energieversorgungsanschlüsse zum Anschließen an eine elektrische Energiequelle aufweist. Ein Abgabemechanismus und ein zugehöriger Antriebsmotor sind in dem Gehäuse untergebracht. Eine elektronische Schaltung ist zwischen den Energieversorgungsanschlüssen und dem Motor angeschlossen, um den Stromfluß durch den Motor zu steuern. Eine von der Bedienungsperson betätigte Drucksteuereinrichtung sieht ein gewünschtes Drucksignal vor, das einem gewünschten Abgabedruck entspricht. Ein Rückkopplungsdruckschaltkreis, der mit dem Motor verbunden ist, sieht ein Rückkopplungsdrucksignal, das dem tatsächlichen Abgabedruck entspricht, als eine Funktion der Last des Motors vor. Ein Vergleicher vergleicht das Rückkopplungsdrucksignal mit dem gewünschten Drucksignal und steuert den elektronischen Schalter als eine Funktion des Vergleichs, um den tatsächlichen Abgabedruck innerhalb eines vorgegebenen Betriebsbereichs für den gewünschten Abgabedruck zu halten, während der Auslöser gezogen ist. Die Erfindung sieht ferner eine Motorsteuerschaltung mit den Merkmalen von Anspruch 8 vor.
Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung in Seitenansicht einer batteriebetriebenen einstellbaren Konstantdruck-Verteilerpistole gemäß der Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine die Teilansicht des Auslösers und des Motorschalters aus Fig. 1;
Fig. 3 zeigt einen detaillierten Schaltplan der in Fig. 1 gezeigten Motorsteuerschaltung und ihre Verbindung mit dem Motor, der Energieversorgung, der Batterie, dem Enable/Druck-Steuerschalter und dem Auslöserschalter;
Fig. 4 zeigt ein Diagramm des Schaltbetriebs des Vergleichers der Fig. 3.
Eine batteriebetriebene, einstellbare Konstantdruck-Verteilerpistole für Isolierprodukte 10 gemäß der Erfindung ist in Fig. 1 allgemein dargestellt. Wie gezeigt, umfaßt die Verteilerpistole 10 ein pistolenförmiges Gehäuse 12 mit einem Griff 14 und einem Antriebsgehäuse 16 sowie einem Schaft oder Rohr 18, das von dem Antriebsgehäuse abgeht. Das Rohr 18 ist ein hohles Bauteil, das so bemessen ist, daß es im Handel erhältliche Tuben oder Röhren 20 mit Isolierprodukten, Klebstoffen und anderen viskosen Materialien aufnehmen kann, wobei es eine Öffnung aufweist, durch welche die Düse 21 der Tube 20 vorsteht. Das Ende des kurzen Rohres 18, welches der Öffnung 19 gegenüberliegt, weist ein Gewinde auf, um das Rohr an dem Gehäuse 12 entfernbar zu befestigen. Weitere Komponenten der Verteilerpistole 10, welche in dem Antriebsgehäuse 16 untergebracht sind, umfassen eine Antriebsstange 24, einen Gleichstrommotor 26, ein Getriebe 28, einen Stangenende-Schalter 30 und eine Drucksteuerschaltung 35. Batterien 32, eine Enable/Druck-Steuereinrichtung 36 und ein Motorschalter 38 sind in dem Griff 14 montiert. Ein mit einem Finger zu betätigender Auslöser 40 ist an der Vorderseite des Griffs 14 montiert. Ein von der Bedienungsperson zu betätigender Knopf 42 der Enable/Druck-Steuereinrichtung 36 steht ebenfalls von der Vorderseite des Griffs 14 ab.
Die Antriebsstange 24 umfaßt einen Gewindeabschnitt 46, der sich durch das Getriebe 28 erstreckt, und eine Druckplatte 48 am Ende des Gewindeabschnitts. Die Antriebsstange 24 umfaßt ferner einen Abschnitt 52 ohne Gewinde an dem der Druckplatte 48 gegenüberliegenden Ende. Die Druckplatte 48 ist innerhalb des Rohres 18 angeordnet und so bemessen, daß sie mit einem Kolben (nicht gezeigt) in der Tube 20 für viskoses Material in Eingriff kommt. Das Getriebe 28 umfaßt ein Ritzel 49, das von der Antriebswelle des Motors 26 angetrieben wird, und ein Antriebsrad 51, das auf der Antriebsstange 24 konzentrisch montiert ist, um das Ritzel zu drehen. Eine Kupplung 53 ist mit dem Auslöser 40 über ein Verbindungselement 54 mechanisch verbunden und bewirkt, daß das Antriebsrad 51 mit dem Gewindeabschnitt 46 der Antriebsstange 24 in Eingriff kommt, wenn sie von dem Auslöser betätigt wird. Wenn das Getriebe 28 mit der Antriebsstange 24 in Eingriff ist, übersetzt das Getriebe die Drehbewegung des Motors 26 in eine lineare Bewegung der Antriebsstange. Dadurch wird die Druckplatte 48 in die Tube 20 gedrückt, wodurch das viskose Material durch die Düse 21 abgegeben wird. Wenn das Getriebe 28 von der Antriebsstange 24 gelöst wird, kann die Antriebsstange manuell in Richtung und weg von der Tube 20 bewegt werden.
Zusätzlich zur Betätigung der Kupplung 53 des Getriebes 28 betätigt der Auslöser 40 den Motorschalter 38, um den Motor 26 zu steuern. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird der Auslöser 40 durch eine Feder 44 in eine normale, unbetätigte Aus-Position vorgespannt. Wenn der Auslöser 40 aus der Aus-Position gezogen wird, geht er durch eine teilweise Ein-Position, bevor er mit dem Motorschalter 38 in Verbindung kommt und seine Bewegung bei einer vollständigen Ein-Position stoppt. Das Getriebe 28 und das Verbindungselement 54 sind derart konfiguriert, daß das Getriebe von der Antriebsstange 24 gelöst wird, wenn der Auslöser in der Aus- Position ist. Der Motorschalter 38 ist in einem elektrisch offenen Zustand (ausgeschaltet), wenn der Auslöser 40 in der Aus-Position ist, wodurch die Batterien 32 von dem Motor 26 und der Energieversorgung 34 elektrisch getrennt sind. Der Motor 26 ist daher ausgeschaltet, und das Getriebe 28 ist von der Antriebsstange 24 gelöst, wenn der Auslöser 40 in der Aus- Position ist.
Wie in Fig. 2 gezeigt sind das Getriebe 28 und das Verbindungselement 54 derart konfiguriert, daß das Getriebe mit der Antriebsstange 24 in Eingriff kommt, wenn der Auslöser 40 in der teilweisen Ein-Position ist. Der Motorschalter 38 bleibt jedoch ausgeschaltet, wenn der Auslöser 40 in der teilweisen Ein-Position ist. Der Motor 26 ist daher ausgeschaltet, und das Getriebe 28 ist mit der Antriebsstange 24 in Eingriff, wenn der Auslöser 40 in der teilweisen Ein-Position ist.
Der Auslöser 40 kommt in Eingriff mit dem Motorschalter 38, wenn der Auslöser in seine vollständige Ein-Position gezogen wird (welche in Fig. 2 gestrichelt gezeichnet ist). Bei Kontaktieren durch den Auslöser 40 auf diese Weise wird der Motorschalter 38 in einen elektrisch geschlossenen Zustand gebracht (eingeschaltet), um die Batterien 32 mit dem Motor 26 und der Drucksteuerschaltung 35 elektrisch zu verbinden. Das Getriebe 28 bleibt mit der Antriebsstange 24 in Eingriff, wenn der Auslöser 40 in der vollständigen Ein-Position ist. Wie mit weiteren Einzelheiten unten beschrieben ist, müssen sowohl der Motorschalter 38 als auch die Enable/Druck-Steuereinrichtung 36 eingeschaltet sein, um den Motor 26 zu betätigen. Wenn die Enable-/Druck-Steuereinrichtung 36 eingeschaltet ist, ist der Motor 26 mit der Antriebsstange 24 in Eingriff und bewegt diese, wenn der Auslöser 40 in die vollständige Ein- Position gebracht ist.
Die Enable-/Druck-Steuereinrichtung 36 dient sowohl als Enableschalter als auch als Druckeinstellschalter. Wenn sie ausgeschaltet ist, trennt die Enable-/Druck-Steuerschaltung 36 die Batterien 32 elektrisch von der Druck-Steuerschaltung 35 und dem Motor 26, um den Betrieb der Verteilerpistole 10 zu sperren. Wenn von der Aus-Position in eine anfängliche Ein- Position umgeschaltet wird, verbindet die Enable-/Druck-Steuereinrichtung 36 die Batterien 32 elektrisch mit der Drucksteuerschaltung 35 und dem Motor 26 und aktiviert den Betrieb der Verteilerpistole 10 über den Auslöser 40. Nach dem Umschalten der Enable-/Druck- Steuereinrichtung 36 in die anfängliche Ein-Position kann der Schalter weiter betätigt werden, um den Maximaldruck einzustellen, mit dem die Verteilerpistole 10 arbeitet. Die Enable- /Druck-Steuereinrichtung 36 steuert die Druck-Steuerschaltung 35 derart, daß die Verteilerpistole 10 so eingestellt wird, daß sie mit einer minimalen Druckeinstellung arbeitet, wenn von der Aus-Position in die anfängliche Ein-Position geschaltet wird. Die Druckeinstellung der Verteilerpistole 10 kann dann erhöht werden, indem die Enable-/Druck-Steuereinrichtung 36 von der anfänglichen Ein-Position bis zu einem maximalen Druck bei der endgültigen Ein- Position des Schalters weitergedreht wird.
Eine Bedienungsperson bereitet die Verteilerpistole 10 zur Verwendung vor, indem das Rohr 18 entfernt und deine Tube 20 mit viskosem Material in das Rohr eingefügt wird. Das Rohr 18 wird dann wieder an dem Ende des Antriebsgehäuses 16 befestigt, um die Tube 20 zu halten, und die Antriebsstange 24 wird manuell in Richtung der Tube gedrückt, um die Druckplatte 48 mit dem Tubenkolben in Kontakt zu bringen. Während die Verteilerpistole 10 bei dem Griff 14 gehalten wird, dreht die Bedienungsperson den Knopf 42 der Enable-/Druck- Steuereinrichtung 36, um den Betrieb der Pistole zu ermöglichen, und stellt den Knopf auf eine Position zwischen der anfänglichen und der endgültigen Ein-Position ein, die ungefähr dem Druck entspricht, mit der die Bedienungsperson die Pistole bedienen möchte. Die Bedienungsperson zieht dann den Auslöser 40 aus der Aus-Position in die vollständige Ein- Position, um die Antriebsstange 24 und die Druckplatte 48 in die Tube 20 zu drücken und dabei das viskose Material aus der Düse 21 abzugeben.
Wenn der Auslöser 40 das erste mal in die vollständige Ein-Position gebracht wird, nachdem eine neue Tube 20 in die Pistole 10 geladen wurde, bewirkt die Drucksteuerschaltung 35, daß die Antriebsstange 24 mit voller Geschwindigkeit angesteuert wird, um den Abgabedruck so schnell wie möglich auf den Wert zu bringen, der durch die Enable-/Druck-Steuereinrichtung 36 eingestellt wurde. Wie mit weiteren Einzelheiten unten beschrieben ist, erfasst die Drucksteuerschaltung 35 den Strom, der von dem Motor 26 gezogen wird, um den Abgabedruck zu ermitteln, und steuert den Betrieb des Motors 26, während der Auslöser 40 in die vollständige Ein-Position gezogen ist, um den Abgabedruck innerhalb eines vorgegebenen und relativ schmalen Betriebsdruckbandes um den Wert herum zu halten, der durch die Enable-/Druck- Steuereinrichtung 36 eingestellt ist. Die Bedienungsperson wird üblicherweise auch die Rate beachten, mit der das viskose Material aus der Düse 21 ausgegeben wird, bevor das Material aufgebracht wird, nachdem eine neue Tube 20 in die Pistole 10 geladen wurde. Die Enable- /Druck-Steuereinrichtung 36 kann dann betätigt werden, um den Abgabedruck auf ein gewünschtes Niveau einzustellen.
Solange die Bedienungsperson den Auslöser 40 in die vollständige Ein-Position gedrückt hält, gibt die Verteilerpistole 10 das viskose Material innerhalb des Betriebsdruckbandes des durch die Enable-/Druck-Steuereinrichtung 36 eingestellten Drucks ab. Wenn die Bedienungsperson die Abgabe des viskosen Materials aus der Tube 20 unterbrechen möchte, wird der Auslöser 40 gelöst und kann sich in die Aus-Position bewegen. Da der Motor 26 angehalten und das Getriebe 28 von der Antriebsstange 24 gelöst wird, übt die Druckplatte 48 keinen Druck mehr auf den Kolben der Tube 20 aus. Das viskose Material fließt daher beinahe sofort, wenn der Auslöser 40 gelöst wird und in die Aus-Position zurückkehren kann, nicht mehr aus der Düse 21.
Die Bedienungsperson der Verteilerpistole 10 wird gelegentlich das viskose Material vorübergehend mit einer geringeren Ausstoßrate abgeben wollen als die Ausstoßrate, welche zu dem Abgabedruck gehört, die von der Enable-/Druck-Steuereinrichtung 36 eingestellt ist, z. B. wenn das Material um einen Ecke herum aufgetragen wird. Um diesen Betriebsmodus mit der Verteilerpistole 10 zu erreichen, löst die Bedienungsperson den Auslöser 40 aus der vollständigen Ein-Position und hält den Auslöser in der teilweise Ein-Position. Wie oben beschrieben wird der Motor 26 ausgeschaltet, wenn der Auslöser 40 in der teilweisen Ein-Position ist, das Getriebe 28 ist jedoch noch immer mit der Antriebsstange 24 im Eingriff. Da die Druckplatte 48 nicht von dem Kolben der Tube 20 gelöst wird, wenn der Auslöser 40 in der teilweisen Ein-Position ist, löst sich der Druck in der Tube langsam auf, während weiter viskoses Material aus der Düse 21 fließt. Dieses langsame Abnehmen des Drucks, wenn der Auslöser 40 aus der vollständigen Ein-Position in die teilweise Ein-Position gelöst wird, führt zu einer kontinuierlichen Verlangsamung der Rate, mit der das viskose Material abgegeben wird.
Der Stangenendeschalter 30 ist in dem Gehäuse 16 montiert und relativ zu der Antriebsstange 24 derart positioniert, daß der Stangenendeschalter zwischen einem elektrisch geschlossenen und einem elektrisch geöffneten Zustand umschaltet, wenn die Antriebsstange das Ende ihres Bewegungsbereichs im Betrieb erreicht hat. Der Durchmesser des Gewindeabschnitts 46 der Antriebsstange 24 ist größer als der Durchmesser des Abschnitts 52 ohne Gewinde. Während die Antriebsstange 24 innerhalb ihres Betriebs-Bewegungsbereiches ist (d. h. viskoses Material aus der Tube 20 abgeben kann), ist der Stangenendeschalter 30 in Eingriff mit dem Gewindeabschnitt 46 der Antriebsstange 24 und in seinem elektrisch geschlossenen Zustand bzw. eingeschaltet. Der Stangenendeschalter 30 ermöglicht die Steuerung des Motors 26 über den Auslöser 40 und die Enable-/Druck-Steuereinrichtung 36 auf die oben beschriebene Weise, während er eingeschaltet ist. Wenn die Antriebsstange 24 das Ende ihres Betriebs- Bewegungsbereiches erreicht, kommt der Abschnitt 52 der Antriebsstange 24 ohne Gewinde in der Nachbarschaft des Stangenendeschalters 30 zu liegen, wodurch der Stangenendeschalter in seinen elektrisch offenen oder Aus-Zustand geschaltet wird und die Steuerung des Motors 26 über den Auslöser 40 und die Enable-/Druck-Steuereinrichtung 36 sperrt.
Die Drucksteuerschaltung 35 und ihre Verbindung mit dem Motor 26, dem Stangenendeschalter 30, den Batterien 32, der Enable-/Druck-Steuerung 36 und dem Motorschalter 38 können mit Bezug auf Fig. 3 mit weiteren Einzelheiten beschrieben werden. Wie gezeigt umfaßt die Enable-/Druck-Steuerung 36 einen mechanisch angekoppelten Enable-Schalter 60 und ein Potentiometer 62, die beide über einen Knopf 42 (Fig. 1) betätigt werden. Ein erster Anschluß der Batterien 32 ist mit Masse 64 verbunden. Ein zweiter Anschluß der Batterien 32 ist mit einem ersten Anschluß des Motors 26 über eine Reihenschaltung aus dem Enable- Schalter 60, dem Motorschalter 38 und dem Stangenendeschalter 30 verbunden. Die Drucksteuerschaltung 35 umfaßt eine Energieversorgung 34. Ein erster Anschluß der Energieversorgung 34 ist mit Masse 64 verbunden, und ein zweiter Anschluß ist mit den Batterien 32 über die Reihenschaltung aus einer Induktivität 61, dem Enableschalter 60 und dem Motorschalter 38 verbunden. Der Ausgangsanschluß der Energieversorgung 34 ist über einen Bypass-Kondensator 63 mit Masse 64 verbunden. Wenn der Enableschalter 60 und der Motorschalter 38 beide eingeschaltet sind, sind die Batterien 32 mit der Energieversorgung 34 elektrisch verbunden. Abhängig davon erzeugt die Energieversorgung 34 das Vcc- Versorgungspotential, das von den anderen Komponenten der Drucksteuerschaltung 35 benötigt wird. Ein Bypass-Kondensator 66 und eine Diode 68 sind zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluß des Motors 26 angeschlossen. Die Anode der Diode 68 ist mit dem ersten Anschluß des Motors 26 verbunden, und die Kathode ist mit dem zweiten Anschluß verbunden.
Zusätzlich zu der Energieversorgung 34 umfaßt die Drucksteuerschaltung 35 einen MOSFET 70, einen Strom-Spannungs-Wandler (I/U) 72, einen Vergleicher 74 und eine Widerstandsleiter 76. Der I/U-Wandler 72 umfaßt einen Operationsverstärker 80, Widerstände 82, 84, 86 und 88 und einen Kondensator 90. Der nicht invertierende (+) Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 80 ist direkt mit der Source des MOSFET 70 und über einen Widerstand 86 mit Masse 64 verbunden. Der invertierende (-) Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 80 ist über einen Widerstand 84 mit Masse 64 und über einen Widerstand 82 mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers verbunden. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 80 ist über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 88 und einem Kondensator 90 mit Masse 64 verbunden. Der Drain des MOSFET 70 ist mit dem zweiten Anschluß des Motors 26 verbunden.
Der Vergleicher 74 umfaßt einen Operationsverstärker 92, Widerstände 94, 95 und 96, einen Kondensator 98 und eine Diode 100. Der invertierende (-) Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 92 ist mit dem Knoten zwischen dem Widerstand 88 und dem Kondensator 90 verbunden, um das von dem I/U-Wandler 72 erzeugte Ausgangssignal zu empfangen. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 92 ist über einen Widerstand 95 mit dem Gate des MOSFET 70 verbunden. Der nicht invertierende (+) Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 92 ist über eine Reihenschaltung aus Widerständen 94 und 96 mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers verbunden. Der Knoten zwischen den Widerständen 94 und 96 ist über die Diode 100 mit Masse 64 verbunden, wobei die Kathode der Diode mit dem Knoten und die Anode mit Masse verbunden ist. Der nicht invertierende (+) Eingangsanschuß des Operationsverstärkers 92 ist über einen Kondensator 98 mit Masse 64 verbunden. Der nicht invertierende (+) Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 92 ist ferner mit einem einstellbaren Mittelabgriff des Potentiometers 62 der Enable-/Druck-Steuerung 36 verbunden.
Die Widerstandsleiter 76 umfaßt ein Potentiometer 62, Widerstände 102, 104 und 106 und einen Diode 108. Der Widerstand 102 ist zwischen Masse 64 und einem ersten Anschluß des Potentiometers 62 der Enable-/Druck-Steuerung 36 angeschlossen. Ein zweiter Anschluß des Potentiometers 62 ist über einen Widerstand 104 und eine Diode 108 mit Masse 64 verbunden, wobei die Anode der Diode mit Masse verbunden ist. Der Knoten zwischen dem Widerstand 104 und der Diode 108 ist so angeschlossen, daß er über den Widerstand 106 das Vcc- Versorgungspotential empfängt. Die Teilenummern oder Werte der Komponenten einer Ausführungsform der Drucksteuerschaltung 35 sind unten angegeben.

Komponente Teilenummer/Wert

Energieversorgung 34 Max 632 (erhältlich von Maxim Integrated Products aus Sunnyvale, CA, USA)
Induktivität 61 330 um
Potentiometer 62 50 kΩ
Kondensator 63 22 uF
Kondensator 66 0,1 uF
Diode 68 1N4004
MOSFET 70 IRLZ44
Operationsverstärker 80 LM324
Widerstand 82 220 kΩ
Widerstand 84 10 kΩ
Widerstand 86 0,01 kΩ
Widerstand 88 33 kΩ
Kondensator 90 10 pF
Operationsverstärker 92 LM 324
Widerstand 94 10 kΩ
Widerstand 95 33 kΩ
Widerstand 96 270 kΩ
Kondensator 98 1000 pF
Diode 100 1N4148
Widerstand 102 33 kΩ
Widerstand 104 1042
Widerstand 106 10 kΩ
Diode 108 1N4148
Während der Motor arbeitet ist die Größe des von dem Gleichstrommotor 26 gezogenen Stroms proportional zum Drehmoment, das von dem Motor erzeugt wird. In der Verteilerpistole 10 ist die Größe des von dem Motor 26 erzeugten Drehmoments direkt proportional zu dem Druck, der von der Druckplatte 48 auf den Kolben der Tube 20 ausgeübt wird (d. h. der Motorlast). Die Größe des Stroms, welcher durch den Motor 26 fließt, ist daher direkt bezogen auf den tatsächlichen Druck, mit dem das viskose Material aus der Tube 20 abgegeben wird. Die Drucksteuerschaltung 35 überwacht den Betrag oder die Größe des durch den Motor 26 fließenden Stroms und schaltet den Motor als Funktion des überwachten Stroms und des gewünschten Druckpegels, der über die Enable-/Druck-Steuerung 36 gewählt wird, ein und aus, um den Druck relativ konstant auf dem ausgewählten Druck zu halten. Insbesondere hält die Drucksteuerschaltung 35 den durch die Druckplatte 48 ausgeübten Druck innerhalb eines relativ schmalen Fensters oder Betriebsdruckbandes für den ausgewählten Druck. Im Folgenden ist im einzelnen beschrieben, wie die Drucksteuerschaltung 35 den relativ konstanten Druck auf das viskose Material in der Tube 20 aufrecht erhält, wenn der Schalter 60 der Enable-/Druck-Steuerung 36 eingeschaltet ist, die Antriebsstange 24 innerhalb ihres Betriebs-Bewegungsbereiches ist und der Stangenendeschalter 30 geschlossen ist, und wenn der Auslöser 40 in seine vollständige Ein-Position gezogen ist, so daß der Motorschalter 38 eingeschaltet ist.
Der MOSFET 70 wird über den Vergleicher 74 betätigt und dient als ein Schalter zum Steuern des Stromflusses durch den Motor 26. Wenn der Ausgang des Vergleichers 74 (d. h. der Ausgang des Operationsverstärkers 92) in einem logisch niedrigen Zustand ist, wird eine relativ niedrige Spannung an das Gate des MOSFET 70 angelegt. Unter dieser Betriebsbedingung ist der MOSFET 70 ausgeschaltet, wodurch verhindert wird, daß Strom durch den Motor 26 fließt, und der Motor ausgeschaltet wird. Wenn der Ausgang des Vergleichers 74 in einem logisch hohen Zustand ist, wird eine relativ hohe Spannung an das Gate des MOSFET 70 angelegt, wodurch der MOSFET eingeschaltet wird. Wenn der MOSFET 70 eingeschaltet ist, wird ein Weg für den Stromfluß von den Batterien 32 zur Masse 64 durch den Motor 26, den MOSFET und den Widerstand 86 eingerichtet.
Der Operationsverstärker 80 und die Widerstände 82, 84 und 86 sind als ein Strom- Spannungs-Wandler konfiguriert. Wenn der MOSFET 70 und der Motor 26 eingeschaltet sind, wird ein Spannungssignal am Ausgang des Operationsverstärkers 80 erzeugt, dessen Betrag proportional zum Betrag des durch den Motor 26 fließenden Stroms und daher proportional zu dem tatsächlich auf die Tube 20 mit dem viskosen Material ausgeübten Drucks ist. Das von dem Operationsverstärker 80 ausgegebene Spannungssignal wird von dem Tiefpassfilter gefiltert, das von dem Widerstand 88 und dem Kondensator 90 gebildet wird, um ein Rückkopplungs-Drucksignal AP zu erzeugen, das in Fig. 4 gezeigt ist. Das Rückkopplungs-Drucksignal AP wird an den Vergleicher 74 über den invertierenden (-) Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 92 angelegt. Das Rückkopplungs-Drucksignal AP ist proportional zu dem tatsächlichen Druck, der über die Druckplatte 48 an die Tube 20 mit dem viskosen Material angelegt wird (d. h. zu dem tatsächlichen Abgabedruck).
Der Vergleicher 74 arbeitet als ein Hysterese-Vergleicher und vergleicht das Rückkopplungs- Drucksignal AP mit einem Betriebsbandsignal OB, das repräsentativ für einen ausgewählten Betriebsbanddruck ist. Wie in Fig. 4 gezeigt, schaltet das Betriebsbandsignal OB zwischen einem oberen Niveau und einem unteren Niveau um. Das Betriebsdruckband ist ein relativ schmales Fenster, oder Bereich von Drücken, das ungefähr um einen Solldruck (SP) zentriert ist, wobei der maximale Druck des Bandes durch das obere Niveau des Betriebsbandsignals OB dargestellt wird und der minimale Druck des Bandes durch das unterer Niveau des Signals OB dargestellt wird. Das Betriebsbandsignal OB ist repräsentativ für das Druckfenster, innerhalb dessen der über die Druckplatte 48 auf die Tube 20 ausgeübte Druck von der Drucksteuerschaltung 35 aufrechterhalten wird. Durch Einstellen des Potentiometers 62 kann eine Bedienungsperson den Solldruck und das Betriebsbandsignal anheben und senken, wie durch die Linie 110 in Fig. 4 gezeigt, wodurch der von der Verteilerpistole 10 auf die Tube 20 ausgeübte Druck erhöht und gesenkt wird.
Das Potentiometer 62 der Enable-/Druck-Steuerung 36 und die Widerstandsleiter 76 dienen als eine einstellbare Spannungsquelle und arbeiten mit dem Vergleicher 74 zusammen, um eine Sollspannung zu erzeugen, die dem gewünschten Druck entspricht, der von der Druckplatte 48 ausgeübt werden soll (d. h. dem Solldruck). Die Sollspannung vom Mittelabgriff des Potentiometers 62 wird an dem nicht invertierenden (+) Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 92 angelegt. Die Bedienungsperson der Verteilerpistole 10 kann das Potentiometer 62 einstellen, um die Sollspannung und daher den gewünschten Betriebsdruck der Verteilerpistole zu erhöhen und zu senken. Da die Drucksteuerschaltung 35 batteriebetrieben ist, kann die Versorgungsspannung Vcc während des Betriebs der Verteilerpistole 10 variieren. Der Widerstand 106 und die Diode 108 werden daher dazu verwendet, eine relativ konstante Bezugsspannung von ungefähr 0,65 Volt (ein Diodenspannungsabfall) bei dem Knoten 105 zwischen den Widerständen 104 und 106 zu erzeugen.
Die Widerstände 94 und 96 und die Diode 100 des Vergleichers 74 sind in einer Mitkopplungsanordnung zwischen dem Ausgangsanschluß und dem nichtinvertierenden (+) Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 92 angeschlossen, um das Betriebsbandspannungssignal OB zu erzeugen. Wenn der Ausgang des Operationsverstärkers 92 in einem logisch hohen Zustand ist, dienen der Widerstand 94 und die Diode 100 als eine Spannungsbezugsquelle und sehen eine relativ konstante und stabile Spannung von ungefähr 0,65 Volt (d. h. ein Diodenspannungsabfall) bei dem Knoten zwischen den Widerständen 94 und 96 vor. Der Widerstand 96 ist daher in einer Parallelschaltung zu der Reihenschaltung aus dem Widerstand 104 und dem Widerstandsteil des Potentiometers 62 zwischen dem Widerstand 104 und dem nicht invertierenden (+) Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 92 angeschlossen. Durch Parallelschalten des Widerstands 96 wird die Größe des an den nicht invertierenden (+) Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 92 angelegten Signals effektiv über die Sollspannung, die sich anderenfalls aufgrund der Widerstandsleiter 76 allein ergeben würde, auf das obere Niveau des Betriebsbandsignals OB angehoben.
Wenn der Ausgang des Operationsverstärkers 92 in einem logisch niedrigen Zustand ist, ist die Reihenschaltung aus den Widerständen 94 und 96 zu der Reihenschaltung aus dem Widerstand 102 und dem Widerstandsanteil des Potentiometers 62 zwischen dem Widerstand 102 und dem nicht invertierenden (+) Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 92 effektiv parallel geschaltet. Durch Parallelschalten der Widerstände 94 und 96 wird die Größe des an den nicht invertierenden (+) Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 92 angelegten Signals effektiv unter die Sollspannung, die sich anderenfalls mit der Widerstandsleiter 76 allein ergeben würde, auf das untere Niveau abgesenkt.
Der Operationsverstärker 92 vergleicht das Rückkopplungsdruck-Spannungssignal AP, das an seinen invertierenden (-) Eingangsanschluß angelegt wird, mit dem oberen Niveau und dem unteren Niveau des Betriebsbandspannungssignals OB und steuert den MOSFET 70 als Funktion des Vergleichs, um den an die Tube 20 angelegten Druck innerhalb des gewählten Betriebsdruckbandes zu halten. Bevor der Auslöser 40 aus der Aus-Position in die vollständige Ein-Position gezogen wird, z. B. nach dem Laden einer neuen Tube 20 in die Verteilerpistole 10 oder nachdem die Verteilerpistole während einer Zeitspanne nicht verwendet wurde, wird das Getriebe 28 von der Schubstange 24 gelöst. Die Druckplatte 48 übt daher wenig oder sogar gar keinen Druck auf die Tube aus. Wenn der Auslöser 40 während dieser anfänglichen Druckaufbauphase in die vollständige Ein-Position gezogen wird, ist das Rückkopplungsdrucksignal AP, das an den invertierenden (-) Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 92 angelegt wird, ungefähr Null, während das Betriebsbandspannungssignal OB, das an den nicht invertierenden (+) Eingangsanschluß angelegt wird, anfänglich auf dem niedrigen Niveau, jedoch noch immer größer als das Rückkopplungsdrucksignal ist. Da das Rückkopplungsdrucksignal zu dieser Zeit kleiner ist als der Solldruck, der durch das Niveau des Signals OB dargestellt wird, schaltet der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 92 in einen logisch hohen Zustand um, wodurch der MOSFET 70 und der Motor 26 auf die oben beschriebene Weise eingeschaltet werden. Wenn am Anfang der anfänglichen Druckaufbauphase kein Anfangsdruck auf die Tube 20 ausgeübt wird, steuert der Motor 26 die Druckplatte 48 mit voller Geschwindigkeit in Richtung der Tube 20. Wenn die Druckplatte 48 mit dem Kolben der Tube 20 in Kontakt kommt und den Kolben in die Tube drückt, um Druck in der Tube aufzubauen, erhöht sich das Rückkopplungsdrucksignal AP, das von dem I/U-Wandler 72 erzeugt wird, proportional, wie in Fig. 4 gezeigt.
Wenn die Größe des Rückkopplungsdrucksignals AP am Ende der anfänglichen Druckaufbauphase das obere Niveau des Signals OB erreicht, schaltet der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 92 in einen logisch niedrigen Zustand, wodurch der MOSFET 70 und der Motor 26 auf die oben beschriebene Weise ausgeschaltet werden und die Motor-Aus- Betriebsphase beginnt. Wenn der Ausgang des Operationsverstärkers 92 in seinen logisch niedrigen Zustand schaltet, wird das niedrige Niveau des Betriebsbandsignals OB Operationsverstärkers während der Motor-Aus-Betriebsphase an den nicht invertierenden (+) Eingangsanschluß des angelegt. Da der Motor 26 ausgeschaltet ist, ist ferner der Ausgang des Operationsverstärkers 80 nahe bei Null, und das Rückkopplungsdrucksignal AP nimmt ab. Die Rate, mit der das Rückkopplungsdrucksignal AP abnimmt, wird durch die Zeitkonstante des RC-Filters, das durch den Kondensator 90 und den Widerstand 88 gebildet wird, bestimmt.
Wenn die Größe des Rückkopplungsdrucksignals AP das untere Niveau des Signals OB am Ende der Motor-Aus-Betriebsphase erreicht, schaltet der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 92 in einen logisch hohen Zustand um, wodurch der MOSFET 70 und der Motor 26 eingeschaltet werden, um die Motor-Ein-Betriebsphase zu starten. Wenn der Ausgang des Operationsverstärkers 92 in seinen logisch hohen Zustand geschaltet ist, wird während der Motor-Ein-Betriebsphase das obere Niveau des Betriebsbandsignals OB an den nicht invertierenden (+) Eingangsanschluß des Operationsverstärkers angelegt. Das Rückkopplungsdrucksignal AP nimmt dann zu, bis es das obere Niveau erreicht, und die Motor-Aus-Betriebsphase wiederholt sich auf die oben beschriebene Weise. Solange der Auslöser 40 in die vollständige Ein-Position gezogen ist, fährt die Drucksteuerschaltung 35 mit dem Ein- und Ausschalten des Motors 26 auf die oben beschriebene Weise fort, um den Abgabedruck innerhalb des Druckbetriebsbandes des Solldrucks zu halten.
Die oben beschriebene Ausführungsform der Verteilerpistole 10 ist so konfiguriert, daß sie mit vier 1,5 Volt-Alkalibatterien 32 betrieben werden kann. In einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) ist die Verteilerpistole 10 so konfiguriert, daß sie mit vier wiederaufladbaren 1,2 Volt-NiCd-Batterien in Reihenschaltung betrieben werden kann. Bei dieser alternativen Ausführungsform wird die Vcc-Versorgungsspannung direkt von den Batterien 32 angelegt, und die Verteilerpistole umfaßt keine Schaltung, die als Energieversorgung 34 arbeitet, oder zugehörige Schaltkreiselemente 61 und 63. Die Widerstände 94 und 106 sind bei dieser alternativen Ausführungsform ebenfalls 3,3 kΩ Widerstände. Abgesehen von diesen Unterschieden ist die Verteilerpistole, die mit wideraufladbaren NiCd-Batterien arbeitet identisch mit der oben beschriebenen Verteilerpistole 10.
Die Verteilerpistole 10 mit der Drucksteuerschaltung 35 bietet erhebliche Vorteile. Durch Betätigen des Auslösers 40 und der Enable-/Druck-Steuerung 36 kann die Bedienungsperson die Verteilerpistole bequem und leicht bedienen und den gewünschten Betriebsdruck auswählen. Die Drucksteuerschaltung 35 wird dann den Druck auf dem gewählten Niveau präzise aufrecht erhalten. Die Verteilerpistole 10 ist ferner zuverlässig und leicht herzustellen.
Obwohl die vorliegende Erfindung in bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, daß Veränderungen in der Form und den Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Einstellbare Konstantdruckpistole zum Abgeben von viskosen Materialien, wie Dichtmasse und Klebstoff, mit

einem Gehäuse (12), das ein Griff (14) und eine von einer Bedienungsperson zu betätigende Auslösevorrichtung (40) aufweist;

Energieversorgungsanschlüssen zum Empfangen einer elektrischen Energiequelle;

einem Motor (26), der in dem Gehäuse (12) montiert ist, um einen Abgabemechanismus anzusteuern;

einem elektronischen Schalter (70), der in dem Gehäuse (12) montiert und zwischen den Energieversorgungsanschlüssen und dem Motor (26) angeschlossen ist, um den Fluss des Stromes durch den Motor (26) zu steuern;

einer von der Bedienungsperson einstellbare Drucksteuereinrichtung (36), die in dem Gehäuse (12) montiert und mit den Energieversorgunganschlüssen verbunden ist, um ein Soll-Drucksignal vorzusehen, das einem gewünschten Abgabedruck entspricht;

einer Lastüberwachungsschaltung (35), die in dem Gehäuse (12) montiert und mit dem Motor (26) verbunden ist, um ein Rückkopplungs-Drucksignal vorzusehen, das dem tatsächlichen Abgabedruck als eine Funktion der Last des Motors entspricht;

einem Vergleicher (74), der in dem Gehäuse (12) montiert und mit dem Schalter (70), der Drucksteuereinrichtung (36) und der Lastüberwachungsschaltung (35) verbunden ist, zum Vergleichen des Rückkopplungs-Drucksignals mit dem Soll-Drucksignal, um zum Steuern des Schalters (70) als eine Funktion des Vergleiches, um den tatsächlichen Abgabedruck innerhalb eines vorgegebenen Betriebsdruckbandes des gewünschten Abgabedrucks zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass

die Lastüberwachungsschaltung (35) einen Strom-Spannungswandler (72) aufweist, der mit dem Motor (26) verbunden ist, um ein Rückkopplungsdruck-Spannungssignal vorzusehen, das dem von dem Motor gezogenen Strom entspricht;

die Drucksteuereinrichtung (36) eine von der Bedienungsperson einstellbare Bezugsspannungsquelle (62, 76) zum Vorsehen eines Soll-Spannungssignals, das dem gewünschten Abgabedruck entspricht, aufweist; und

der Vergleicher (74) in Betrieb das Rückkopplungsdruck-Spannungssignal mit dem Soll- Spannungssignal vergleicht und im Betrieb den elektronischen Schalter (70) als eine Funktion des Vergleiches steuert.

2. Pistole nach Anspruch 1, wobei der Vergleicher (74) folgende Merkmale aufweist:

Mittel zum Einschalten des elektronischen Schalters (70), damit Strom durch den Motor fließen kann, wenn das Rückkopplungsdruck-Spannungssignal kleiner ist als das Soll- Spannungssignal; und

Mittel zum Ausschalten des elektronischen Schalters (70), um zu verhindern, dass Strom durch den Motor fließt, wenn das Rückkopplungsdruck-Spannungssignal größer ist als das Soll-Spannungssignal.

3. Pistole nach Anspruch 1 oder 2, wobei der elektronische Schalter (70) zwischen dem Motor (26) und dem Vergleicher (74) angeschlossen ist.

4. Pistole nach einem der Ansprüche 1-3, wobei der Vergleicher (74) einen Hysterese- Vergleicher (74) umfasst.

5. Pistole nach Anspruch 4, wobei der Hysterese-Vergleicher (74) folgende Merkmale aufweist:

einen Operationsverstärker (92) mit einem Ausgangsanschluss, der mit dem elektronischen Schalter (70) verbunden ist, einem nicht invertierenden Eingangsanschluss, der mit der Drucksteuereinrichtung (36) verbunden ist, um das Soll-Spannungssignal zu empfangen, und einem invertierenden Eingangsanschluss, der mit dem Strom-Spannungswandler (72) verbunden ist, um das Rückkopplungsdruck-Spannungssignal zu empfangen; und

einen Mitkopplungsschaltkreis, der zwischen den Ausgangs- und Eingangsanschlüssen des Operationsverstärkers (92) angeschlossen ist und mit der Drucksteuereinrichtung (36) zusammenwirkt, um das Betriebsdruckband einzurichten.

6. Pistole nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die Drucksteuereinrichtung (36) ein von der Bedienungsperson einstellbares Potentiometer (62) zum Einstellen der Sollspannung aufweist.

7. Pistole nach einem der Ansprüche 1-6, wobei der Strom-Spannungswandler (72) ein Tiefpassfilter (88, 90) aufweist.

8. Motorsteuerschaltung zum Steuern des Drucks, mit dem viskose Materialien, wie Dichtmasse und Klebstoff, von einer Pistole zum Abgeben von viskosem Material abgegeben werden, mit

einem elektronischen Schalter (70) zum Steuern des Stromflusses durch einen Pistolenmotor (76);

einem Rückkopplungsdruck-Schaltkreis (35) zum Vorsehen eines Rückkopplungsdruck- Signals, das dem tatsächlichen Druck entspricht, mit dem die viskosen Materialien von der Pistole abgegeben werden;

eine von einer Bedienungsperson einstellbare Drucksteuereinrichtung (36) zum Vorsehen eines Soll-Drucksignals, das einem gewünschten Druck zum Abgeben viskoser Materialien mit der Pistole entspricht; und

einem Vergleicher (74), der mit dem elektronischen Schalter (70), dem Rückkopplungsdruck-Schaltkreis (35) und der Drucksteuereinrichtung (36) verbunden ist, zum Vergleichen des Rückkopplungsdruck-Signals mit dem Soll-Drucksignal und zum Steuern des Schalters als eine Funktion des Vergleichs, um den tatsächlichen Druck, mit dem die viskosen Materialien abgegeben werden, innerhalb eines vorgegebenen Betriebsdruckbandes des gewünschten Drucks zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass

der Rückkopplungsdruck-Schaltkreis (35) Lastmittel aufweist, die an den Motor anschließbar sind, um das Rückkopplungsdruck-Signal als eine Funktion der Last an dem Motor vorzusehen;

die Lastmittel eines Strom-Spannungswandlers (72) umfassen, der mit dem Motor (26) verbindbar ist, um ein Rückkopplungs-Spannungssignal vorzusehen, das dem von dem Pistolenmotor gezogenen Strom entspricht;

die Drucksteuereinrichtung (36) eine von der Bedienungsperson einstellbare Bezugsspannungsquelle (62, 76) zum Vorsehen einer Sollspannung, die dem gewünschten Betriebsdruckband entspricht, aufweist; und

der Vergleicher (34) in Betrieb das Rückkopplungs-Spannungssignal mit der Sollspannung vergleicht und in Betrieb den elektronischen Schalter (70) als eine Funktion des Vergleichs steuert.

9. Motorsteuerschaltung nach Anspruch 8, wobei der Vergleicher (74) folgende Merkmale aufweist:

10. Motorsteuerschaltung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der elektronische Schalter (70) zwischen dem Pistolenmotor (26) und dem Vergleicher (74) anschließbar ist.

11. Motorsteuerschaltung nach einem der Ansprüche 8-10, wobei der Vergleicher (74) einen Hysteresevergleicher aufweist.

12. Motorsteuerschalter nach Anspruch 11, wobei der Hysteresevergleicher (74) folgende Merkmale aufweist:

13. Motorsteuerschaltung nach einem der Ansprüche 8-12, wobei die Drucksteuereinrichtung (36) ein von der Bedienungsperson einstellbares Potentiometer (72) zum Einstellen der Soll-Spannung aufweist.

14. Motorsteuerschaltung nach einem der Ansprüche 8-13, wobei der Strom- Spannungswandler (72) ein Tiefpassfilter (88, 90) aufweist.